刘金高:壳幔岩石中W储库调查-对解释W同位素组成和壳-幔W循环的启示【GCA,2018】

        近年来,W同位素比值的高精度测量成功地检测出冥古宙-太古宙岩石中微小的W同位素异常,使得对地球早期演化过程的探测成为可能。然而,当用W同位素数据去理解与这些岩石形成有关的地质过程时,关键在于评估测得的W含量和同位素组成是反应了原岩还是受到了次生输入/移动的影响。并且,如果我们要更好地理解在熔融与交代过程中W是如何在不同矿物间分配的,最重要的是证明W在这些过程中可能的源与汇。此外,理解地壳和地幔中W主要的寄主矿物对于约束W在壳-幔地球化学循环中是如何被循环与存储的也至关重要。

        针对上述科学问题,我校科学研究院刘金高教授对广泛的地壳和地幔岩石内主要的矿物相和蚀变组合的W和其它高场强元素(HFSEs)做了原位的含量测量(图1),以及全岩W含量测定,试图通过对地壳和地幔岩石中W储库的预查来为壳-幔W循环寻求启示,并获得以下主要认识:

        1、在片麻岩、角闪岩以及未受交代强烈影响的基性、超基性岩中,主要的造岩矿物控制全岩W含量,而对于受交代作用影响的超基性岩,其大量的W寄生在颗粒边缘或存在于隐藏的含W微相中。

        2、对于经历了后期W富集/蚀变的岩石,它们的W同位素组成可能不一定代表了它们的地幔源区,但是主要反映后期的输入,因此岩石中W同位素异常的意义需要仔细甄别。

        3、岩石圈地幔具有储存大量W的潜力,例如通过富W熔体/流体的渗滤,因此巨厚的大陆岩石圈地幔储库可作为在地壳中W矿化的主要W来源。

        本研究揭示的地球化学性质相关联的W、Nb、Ta等元素在壳-幔岩石中的分布特征,对于壳-幔物质循环具有重要的指示意义。

本文分析的地幔和地壳岩石原位矿物W浓度(ppm

        上述成果发表在国际地球化学领域一流期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上:Jingao Liu*, D. Graham Pearson, Thomas Chacko, Yan Luo (2018). A reconnaissance view of tungsten reservoirs in some crustal and mantle rocks: Implications for interpreting W isotopic compositions and crust-mantle W cycling. Geochimica et Cosmochimica Acta 223, 300-318. https://doi.org/10.1016/j.gca.2017.12.015 .[IF2017=4.690]

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